Pengaruh Konsentrasi Sel Awal dan pH Medium pada Fermentasi Xilitol dari Hidrolisat Tandan Kosong Sawit The Effect of Initial Cell and pH on Xylitol Fermentation from Oil Palm Empty Fruit Bunch

  Industria: Jurnal Teknologi dan Manajemen Agroindustri http://www.industria.ub.ac.id

  ISSN 2252-7877 (Print) ISSN 2548-3582 (Online) https://doi.org/10.21776/ub.industria.2018.007.01.3

  

Pengaruh Konsentrasi Sel Awal dan pH Medium pada Fermentasi Xilitol dari

Hidrolisat Tandan Kosong Sawit

The Effect of Initial Cell and pH on Xylitol Fermentation

from Oil Palm Empty Fruit Bunch

  1*

  2

  3

  2 Efri Mardawati , Dara Nadira Daulay , Dwi Wahyudha Wira , Een Sukarminah 1)

  Department of Agroindustrial Technology, Faculty of Agroindustrial Technology, Universitas Padjadjaran

  2)

  Department of Food Technology, Faculty of Agroindustrial Technology, Universitas Padjadjaran,

  3)

  Department of Veterinary Medicine, Faculty of Medicine, Universitas Padjadjaran, Sumedang 40600, Indonesia

• _{nd st th nd th th}

  efri.mardawati@unpad.ac.id

  

Received: 22 December, 2017; 1 Revision: 16 January, 2018; 2 Revision: 19 February, 2018; Accepted: 19 February, 2018

Abstrak

  Limbah tandan kosong kelapa sawit (TKKS) dapat dimanfaatkan secara optimal. Kandungan yang cukup besar dari TKKS adalah hemiselulosa. Hemiselulosa dapat dihidrolisis menjadi xilosa, dan xilosa dapat difermentasi menjadi xilitol. Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui pengaruh konsentrasi sel khamir awal dan pH medium pada proses fermentasi xilitol dari hidrolisat TKKS. Metode penelitian yang digunakan adalah metode eksperimental dan dianalisis secara deskriptif terhadap variasi konsentrasi sel khamir awal dan pH. Analisis dilakukan dalam 9 perlakuan dengan 2 kali ulangan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa xilitol hanya terbentuk

  8

  pada perlakuan pH 5 dengan konsentrasi sel awal 10 sel/mL pada jam ke 24 dan ke 96. Pada jam ke 24 dihasilkan xilitol sebesar 0,047 g/L dan perolehan xilitol terhadap xilosa 0,045 g/g. Pada jam ke 96 sebesar 0,138 g/L dan perolehan xilitol terhadap xilosa 0,094 g/g.

  Kata kunci: konsentrasi sel, pH, tandan kosong kelapa sawit, xilitol

Abstract

  Waste of oil palm empty fruit bunches (OPEFB) can utilize optimally. The essential content of OPEFB was

hemicellulose. Hemicellulose can be hydrolyzed into xylose, and the xylose fermented into xylitol. The purpose of

this study is to determine the effect of yeast initial cell concentration and medium pH on xylitol fermentation process

from OPEFB hydrolysate. The research method used was an experimental method and analyzed descriptively to the

variation of yeast initial cell concentration and pH. The analysis was performed in 9 treatments with two

replications. The results showed that xylitol was only formed at the treatment with pH 5 and an initial cell

  8

concentration of 10 cells/mL. At 24 hours xylitol was produced by 0.0474 g/L, and xylitol result to the xylose was

0.454 g/g. At 96 hours xylitol was produced 0.1381 g/L and xylitol yield to the xylose was 0.0938 g/g.

  Keywords: cell concentrations, oil palm empty fruit bunches, pH, xylitol PENDAHULUAN Setiadi, 2014). Hemiselulosa adalah polimer poli-

  sakarida heterogen yang tersusun dari unit glukosa, Indonesia merupakan salah satu negara manosa, arabinosa, dan xilosa. penghasil minyak kelapa sawit terbesar di dunia. Xilosa adalah bahan baku dalam produksi Pada tahun 2016, Indonesia memproduksi minyak xilitol. Xilosa yang terkandung dalam hemise- kelapa sawit sebesar 32,0 juta ton per tahun lulosa sebesar 80%, sehingga sangat berpotensi (GAPKI, 2016). Salah satu jenis limbah padat untuk dimanfaatkan dalam industri gula xylitol terbesar yang dihasilkan dari proses produksi (salah satu gula alkohol). Pemanfaatan xilitol minyak kelapa sawit adalah tandan kosong kelapa dibidang kesehatan diantaranya adalah gula yang sawit (TKKS). Pada saat ini, TKKS digunakan cocok untuk penderita diabetes. Tingkat kema- sebagai mulsa dan bahan baku pupuk organik nisan yang setara dengan gula sukrosa, namun (Widiastuti & Panji, 2007). Kandungan yang dengan Glycemic Index rendah (7) serta kalori cukup besar (23%) dari TKKS adalah hemiselu- yang lebih rendah (40%) (Foster-Powell, Holt, & losa (Mardawati, Werner, Bley, Kresnowati, & Brand-Miller, 2002). Upaya meningkatkan produksi xilitol yang efisien dengan biaya yang murah mutlak diper- lukan untuk memproduksi xilitol secara komersial. Bahan baku xilosa murni dapat digantikan dengan hidrolisat hemiselulosa (xilan) untuk menekan biaya pemisahan dan pemurnian (Sampaio, Da Silveira, Chaves-Alves, Lopes Passos, & Cavalcante Coelho, 2003). Xilan dapat diproses menjadi gula xilitol melalui proses hidrolisis xilan menjadi xilosa, kemudian dihidrogenasi menjadi xilitol. Xilanase adalah enzim yang dapat meng- hidrolis xilan menjadi xilosa (Beg et al., 2001).

  Salah satu hidrolisat yang dapat digunakan ialah hidrolisat dari TKKS. Dalam proses produk- si xilitol dari TKKS, faktor-faktor yang berpe- ngaruh dalam proses fermentasi xilosa menjadi xilitol ialah pH, konsentrasi sel awal, komposisi dan konsentrasi hidrolisat. Menurut Tantra dan Rusdi (2003), dengan adanya peningkatan konsen- trasi sel awal, maka akan meningkatkan produksi xilitol. Menurut Puspita (2010), pH medium me- mengaruhi pertumbuhan sel dan pengaruhnya bervariasi diantara spesies khamir. Penurunan kerja khamir dalam fermentasi dapat terjadi ketika dalam mediumnya tidak ada kontrol pH. Adanya perubahan pH maka dapat memengaruhi produksi xilitol. Perlu dilakukan kajian lebih lanjut menge- nai pengaruh konsentrasi sel khamir awal dan pH medium pada proses fermentasi xilitol dari hidro- lisat TKKS.

  Karakterisasi Bahan

  Peremajaan sel khamir diperlukan agar kha- mir yang digunakan dalam proses fermentasi ada- lah sel yang baru dan aktif. Peremajaan sel khamir terdiri atas dua tahap, yaitu pembuatan agar miring dan penanaman biakan baru. Agar yang digunakan pada tahap ini ialah agar GYE. Pada penanaman

  ITB CCR85. Berikut tahapan yang dilakukan untuk melakukan proses fermentasi. Peremajaan Sel Khamir

  D. hansenii

  Fermentasi dilakukan menggunakan khamir

  Fermentasi Hidrolisat

  C selama 72 jam. Hidrolisat TKKS yang dihasilkan dengan padatan kemudian dila- kukan sentrifugasi dengan kecepatan 6000 rpm selama 20 menit dan dihasilkan hidrolisat yang mengandung xilosa (Gambar 1). Hidrolisat diana- lisa konsentrasi xilosa dan glukosa dengan HPLC sebelum digunakan dalam proses fermentasi.

  o

  pada suhu 60

  al ., 2014). Inkubasi dilakukan di incubator shaker

  purkan dalam labu erlenmeyer. Kemudian dila- kukan penambahan enzim xilanase sebanyak 10%. Enzim yang digunakan pada penelitian ini adalah enzim xilanase jenis Cellic HTec2 (Mardawati et

  buffer asetat pH 5 sebanyak 100 mL dan dicam-

  Hidrolisis TKKS akan menghasilkan hidro- lisat xilosa dari TKKS. Pembuatan hidrolisat TKKS dilakukan dengan menimbang tepung TKKS sebanyak 15 gram dan dilarutkan dengan

  Hidrolisis Tandan Kosong Kelapa Sawit

  Karakterisasi TKKS yang dilakukan adalah uji komposisi kimia. Uji kimia yang dilakukan terdiri dari kadar air, abu, hemiselulosa, selulosa dan lignin. Uji tersebut dilakukan untuk menge- tahui apakah komposisi kimia yang terkandung dalam TKKS berpotensi apabila digunakan seba- gai bahan baku produksi xilitol.

  mill ). Bahan yang sudah hancur kemudian diayak dan didapatkan tepung TKKS.

  Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah tandan kosong kelapa sawit (TKKS) yang diperoleh dari PTPN VIII Kebun Cikasungka Bogor, khamir Debaryomyces hansenii ITB CC R85, enzim xilanase Cellic HTec2, aquades, agar GYE (Glucose-Yeast Extract). Alat yang digu- nakan dalam penelitian ini adalah labu erlenmeyer, labu ukur, gelas ukur, tabung reaksi, pipet volumetrik, pipet tetes, beaker glass, pemanas, jarum ose, bulb pipet, autoklaf, spektrofotometer,

  C selama 24 jam. Bahan yang sudah kering dihancurkan dengan mesin penggiling (disc

  o

  Persiapan bahan yang dilakukan adalah memperkecil ukuran TKKS menjadi tepung TKKS. Prosedur pengecilan ukuran mengacu pada penelitian Mardawati, Werner, Bley, Kresnowati, & Setiadi (2014). TKKS dibersihkan dengan air mengalir. Kemudian dilakukan pengecilan ukuran dengan dipotong-potong menggunakan pisau. Selanjutnya, TKKS dikeringkan dalam oven pada suhu 60

  Persiapan Bahan

METODE PENELITIAN

  sel/mL dan pH medium 3, 5, 7. Pelaksanaan percobaan terdiri dari persiapan bahan, karak- terisasi bahan, hidrolisis TKKS, proses fermentasi dan analisis hasil.

  8

  10

  sel/mL, biakan baru, khamir lama diinokulasikan secara Pengukuran konsentrasi senyawa-senyawa aseptis pada agar miring GYE baru. Kemudian dalam hasil fermentasi hidrolisat TKKS dengan

  7

  sel/mL, 10

  6

  Metode penelitian yang digunakan adalah metode eksperimental. Data penelitian yang diha- silkan dianalisis secara deskriptif terhadap variasi konsentrasi sel khamir awal dan pH. Analisis dilakukan dalam 9 perlakuan dengan 2 kali ulang- an. Variasi penelitian yang diberikan adalah kon- sentrasi sel khamir awal 10

  analitik, sumbat, kapas, syringe, kuvet, dan pH meter.

  microtube 1,5 mL, falcon tube 1,5 mL, oven, vial, syringe filter , HPLC, incubator shaker, neraca

  o

  diinkubasi pada suhu 30 C selama 2 hari. HPLC meliputi konsentrasi xilitol, konsentrasi etanol dan konsentrasi xilosa, serta konsentrasi Pembuatan Inokulum Fermentasi glukosa dan konsentasi asam asetat sisa (Sluiter et

  Proses pembuatan inokulum terdiri dari dua al ., 2006). Kemudian dihitung:

X/S

  tahap yaitu pembuatan medium inokulum dan

  a. ) (g/g) Pengukuran biomass yield (Y penanaman inokulum. Dalam prosedur pembuatan dengan menggunakan hasil kurva inokulum dilakukan pencampuran nutrien dan pertumbuhan sel (sel kering) dan larutan xilosa. Komposisi nutrien untuk medium dinyatakan dengan persamaan (1):

  ∆ −

  inokulum sesuai dengan penelitian yang dilakukan (1)

  = − = / ∆ −

  Mardawati et al. (2015). dimana X merupakan konsentrasi sel dan S konsentrasi xilosa.

  Proses Fermentasi Proses fermentasi diawali dengan pembuatan

  Tepung TKKS

  medium fermentasi dan proses inokulasi. Larutan gula yang digunakan pada proses fermentasi ialah

  Buffer

  hidrolisat TKKS. Proses fermentasi berlangsung Pencampuran

  asetat pH 5 o

  secara batch pada suhu 30

  C, kecepatan aduk 450 _o

  Sterilisasi T = 121 C t = 15 menit

  rpm selama 96 jam dan kondisi aerobik. Kondisi pH fermentasi ialah 3, 5 dan 7. Konsentrasi sel

  6

7 Enzim xilanase

  Pencampuran

  awal yang digunakan sebanyak 10 sel/mL, 10

  (10%)

  8 sel/mL dan 10 sel/mL. _o Inkubasi T = 50 C t = 96 jam

  Proses fermentasi diawali dengan pencam- puran medium fermentasi sebanyak 500 mL

  Hidrolisat TKKS

  dengan 130 mL hidrolisat TKKS ke dalam erlen-

  dengan padatan

  meyer. Kemudian dilakukan sterilisasi dengan

  o

  autoklaf pada suhu 121 C selama 15 menit. Selan-

  Sentrifugasi

  jutnya dilakukan pencampuran inokulum fermen-

  Ampas 5000 rpm t = 25 menit

  tasi secara aseptis. Pengambilan sampel dilakukan setiap 24 jam dengan menggunakan tabung vial

  Hidrolisat TKKS

  steril. Sebelum dilakukan analisis pada cairan fermentasi, dilakukan penyaringan menggunakan

  Gambar 1. Diagram alir pembuatan hidrolisat TKKS

  sentrifugasi dengan kecepatan aduk 6000 rpm selama 15 menit. Setelah itu, endapan dipisahkan dan dibuang. Supernatan yang tersisa kemudian

  Medium fermentasi Hidrolisat disaring dengan kertas saring Whattman agar didapatkan cairan fermentasi murni (Mardawati et

  al ., 2014). Langkah proses fermentasi dapat

  Pencampuran I dilihat pada Gambar 2.

  Kondisi Fermentasi: _o  T = 30 C

  Sterilisasi

  Prosedur Analisis o

   pH 3, 5 dan 7

  T = 121 C t = 15 menit 1.

  Analisis komposisi kimia TKKS

   Kecepatan aduk a.

  200 rpm

  Kadar serat meliputi lignin, selulosa dan

  Larutan

  Pencampuran II  t = 96 jam hemiselulosa dengan metode gravimetri

  inokulum (Chesson, 1981).

  Kadar air dengan metode gravimetri (AOAC, 1995).

  Fermentasi b.

  c.

  Kadar abu dengan metode gravimetri Cairan fermentasi (AOAC, 1995).

  2. Analisis: Analisis hidrolisat TKKS

   Konsentrasi xilitol Penyaringan

  Pengukuran konsentrasi senyawa-senyawa

  dan xilosa

  dalam hidrolisat TKKS dengan HPLC meliputi

   Konsentrasi sel

  konsentrasi xilosa, konsentrasi glukosa dan Filtrat jernih

   Utilisasi xilosa konsentasi asam asetat (Sluiter et al., 2006).

  Gambar 2. Diagram alir proses fermentasi

  3. Analisis hasil fermentasi hidrolisat TKKS b.

  Pengukuran product yield (YP/S) (g/g) dengan menggunakan hasil analisis kom- posisi larutan substrat menggunakan HPLC dan dinyatakan dengan persamaan (2):

  Berdasarkan data pada Tabel 1, kadar hemiselulosa TKKS pada penelitian ini adalah 17,31% dimana nilai ini mendekati hasil pene- litian Kayati et al. (2016) yang menggunakan TKKS dari Balai Besar Teknologi Pati (B2TP- BPPT) Lampung yaitu sebesar 17,88%. Menurut Kresnowati et al. (2015) kadar hemiselulosa TKKS pada umumnya adalah sebesar 22,93- 23,67%. Perbedaan nilai hemiselulosa yang ter- dapat pada TKKS didasarkan pada jenis TKKS yang digunakan, perbedaan kondisi tanam dan iklim. Kadar selulosa dan lignin pada TKKS adalah 39,47% dan 23,26% dimana nilai ini lebih tinggi dibandingkan dengan kadar selulosa TKKS pada penelitian Kayati et al. (2016) yaitu 35,20% dan 22,28%.

  Hidrolisat xilosa hasil hidrolisis enzimatik TKKS kemudian dijadikan substrat utama pada proses fermentasi untuk menghasilkan xilitol.

  Hasil Analisis Fermentasi Hidrolisat TKKS

  Tingginya kadar asam asetat yang dihasilkan disebabkan oleh adanya penambahan buffer asetat pada hidrolisis enzimatis (Mardawati et al., 2017). Buffer asetat digunakan sebagai larutan yang ber- fungsi melangsungkan proses hidrolisis serta me- ngondisikan pH 5. Selain itu, asam asetat dapat terbentuk karena waktu hidrolisis yang lama. Menurut Parajó et al. (1998), reaksi hidrolisis ha- rus dilakukan dalam waktu yang singkat agar mengurangi terbentuknya senyawa inhibitor se- perti asam furfural dan asam asetat.

  Kadar xilosa yang rendah disebabkan oleh kadar hemiselulosa yang rendah pula sehingga menyebabkan tidak banyaknya xilosa yang terhi- drolisis. Rendahnya kadar xilosa juga dapat dise- babkan karena kadar lignin pada TKKS yang tinggi dan kadar hemiselulosa yang tidak terlalu tinggi. Kadar lignin yang tinggi pada substrat akan menghambat proses hidrolisis untuk menghasil- kan xilosa dikarenakan komponen serat seperti hemiselulosa sebagai komponen utama pemben- tukan xilosa menjadi xilitol terdapat di dalam lignin (Octavia et al., 2011).

  Kadar glukosa (g/L) 4,816 ± 0,014 Kadar xilosa (g/L) 1,472 ± 0,021 Kadar asam asetat (g/L) 17,087 ± 0,019

  Tabel 2. Konsentrasi hidrolisat TKKS Komponen Konsentrasi

  Tandan kosong kelapa sawit yang mengan- dung hemiselulosa ini dihidrolisis untuk mende- gradasi xilan pada hemiselulosa menjadi gula xilosa dengan enzim xilanase sebagai katalisator. Hemiselulosa yang didapatkan berdasarkan pene- litian ini sebesar 17,31%, maka yield hidrolisis yang diperoleh adalah 56,81%. Nilai yield hidro- lisis ini memiliki arti bahwa 56,81% hemiselulosa yang terkandung dalam substrat TKKS terkon- versi menjadi xilosa. Xilosa yang dihasilkan ber- dasarkan penelitian ini sebesar 1,47 g/L (Tabel 2). Hal ini menunjukkan bahwa jumlah xilosa yang dihasilkan dalam penelitian ini lebih rendah diban- dingkan dengan hasil penelitian Mardawati et al. (2015), kadar xilosa yang dihasilkan dari substrat TKKS sebesar 19,06 g/L. Menurut penelitian Tantra dan Rusdi (2003) kadar xilosa yang dihasilkan dari substrat TKKS sebesar 4,52 g/L. Kadar xilosa yang dihasilkan akan memengaruhi jumlah xilitol yang dihasilkan.

  Hasil Analisis Hidrolisat TKKS

  Hemiselulosa 17,31 ± 0,559 Selulosa 39,47 ± 0,735 Lignin 23,26 ± 0,997 Kadar air 4,60 ± 0,056 Kadar abu 4,78 ± 0,169

  Tabel 1. Hasil analisis komposisi kimia TKKS Komponen % Bobot Kering

  HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Analisis Komposisi Kimia TKKS

  /

  (3)

  S−S S

  =

  ∆S S

  Utilisasi substrat (Mardawati et al., 2014) Banyak xilosa yang digunakan oleh kha- mir dalam produksi biomassa dan produk, diperoleh dengan cara membandingkan jumlah xilosa yang digunakan dengan jumlah xilosa awal. Analisis utilisasi substrat dinyatakan dengan persamaan (3): % Utilisasi substrat =

  c.

  (2) dimana P merupakan konsentrasi xilitol dan S konsentrasi xilosa.

  − −

  =

  ∆ ∆

  = −

  Gambar 3 a, b dan c menunjukkan bahwa fer- mentasi pada pH 3 dan pH 5 mengalami fase loga- ritmik pada jam ke 48. Gambar 3 a, b dan c me- nunjukkan bahwa fermentasi pada pH 7 menga- lami fase logaritmik pada jam ke 24. Berdasarkan penelitian Mardawati et al. (2017), fermentasi dengan menggunakan substrat tongkol jagung mengalami fase logaritmik dari jam ke 2 sampai ke 24 jam. Berdasarkan penelitian Tantra dan Rusdi (2003), fermentasi dengan substrat TKKS mengalami fase logaritmik sampai ke jam 46. Pa- da fase logaritmik kecepatan pertumbuhan sangat dipengaruhi oleh medium tempat tumbuhnya se- perti kandungan nutrien, suhu, pH dan kelembab- an udara. Bila pH lingkungan tidak sesuai untuk aktivitas enzim secara optimal, maka khamir tidak a.

  Konsentrasi sel awal 10

  2

  1 1,2 1,4 1,6 1,8

  2

  20

  40

  60 80 100 Ko n se n tr as i S el (g/L ) Waktu (Jam) pH3 pH5 pH7

  0,2 0,4 0,6 0,8

  1 1,2 1,4 1,6 1,8

  20

  Menurut Tantra dan Rusdi (2003), pening- katan pH (pH 7) akan memengaruhi sistem trans- por xilosa dari larutan fermentasi menuju dalam sel dan menyebabkan terjadinya pembatasan for- masi xilitol. Pembatasan formasi xilitol ini akan menyebabkan terjadinya penurunan perolehan

  40

  60 80 100 Ko n se n tr as i S el (g/L ) Waktu (Jam) pH3 pH5 pH7

  0,2 0,4 0,6 0,8

  1 1,2 1,4 1,6 1,8

  2

  20

  40

  0,2 0,4 0,6 0,8

  litol juga semakin terbentuk, namun xilosa sema- kin berkurang. Dapat terlihat pula, bahwa xilitol sudah mulai diproduksi pada jam ke 24 dengan berkurangnya xilosa dan bertambahnya konsen- trasi sel.

  6

  Gambar 3. Profil pertumbuhan D. hansenii pada

  sel/mL b.

  Konsentrasi sel awal 10

  7

  sel/mL

  c. Konsentrasi sel awal 10

  8

  sel/mL)

  berbagai pH dan konsentrasi sel maka khamir dapat melakukan metabolisme de- ngan baik, akibatnya khamir tidak dapat tumbuh dengan optimal (Parajó, Domínguez, & Domínguez, 1998b).

  hansenii . Semakin tinggi konsentrasi sel, maka xi-

  Berdasarkan hasil penelitian, diperoleh pola pertumbuhan yang sama dengan pola pertumbuh- an mikroorganisme pada umumnya. Berdasarkan pola pertumbuhannya, khamir tidak dipengaruhi oleh konsentrasi sel awal, sehingga dapat terlihat pada Gambar 3 a, Gambar 3 b dan Gambar 3 c, perbedaan antara konsentrasi sel awal dengan pertumbuhan D. hansenii tidak signifikan.

  Pembentukan Produk Utilisasi Substrat

  Xilitol hanya terbentuk pada perlakuan pH 5 dengan konsentrasi sel 108 sel/mL pada jam ke 24 dan ke 96. Pada jam ke 24 dihasilkan xilitol sebesar 0,047 g/L dan perolehan xilitol terhadap xilosa sebesar 0,045 g/g (Tabel 3). Pada jam ke 96 sebesar 0,138 g/L dan perolehan xilitol terhadap xilosa sebesar 0,094 g/g (Tabel 4). Berdasarkan penelitian Mardawati et al. (2015), konsentrasi xilitol dihasilkan sebesar 3,088 g/L dan perolehan xilitol terhadap xilosa 0,24 g/g.

  Gambar 4. Grafik konsentrasi sel, konsentrasi xilosa

  dan xilitol pada pH 5 dan konsentrasi sel awal 10

  8

  sel/mL Gambar 4. menunjukkan bahwa produksi xilitol berkorelasi positif terhadap pertumbuhan D.

  60 80 100 Ko n se n tr as i S el (g/L ) Waktu (Jam) pH3 pH5 pH7

  

Tabel 3. Konsentrasi xilosa, glukosa, xilitol, sel, dan perolehan biomassa pada hidrolisat TKKS setelah 24 jam fer-

  mentasi

9 Hasil Penelitian pH

  5

  0,014 4,816 ±

  1,472 ± 0,017

  1,472 ± 0,017

  78,51 78,97 71,01 100 100 100 100 100 100 Konsentrasi xilosa awal (g/L)

  Utilisasi glukosa (%)

  1,396 ± 0,024

  1,013 ± 0,001

  1,035 ± 0,001

  0,014 Konsentrasi glukosa akhir (g/L)

  0,014 4,816 ±

  0,014 4,816 ±

  0,014 4,816 ±

  0,014 4,816 ±

  0,014 4,816 ±

  0,014 4,816 ±

  0,014 4,816 ±

  1,472 ± 0,017

  glukosa awal (g/L) 4,816 ±

  10 ⁸ Konsentrasi

  10 ⁷

  10 ⁶

  10 ⁸

  10 ⁷

  

10

⁶

  10 ⁸

  10 ⁷

  10 ⁶

  7 Konsentrasi sel awal (sel/mL)

  5

  3

  Keterangan Hasil Penelitian pH

  1,472 ± 0,017

  1,472± 0,017

  

Tabel 4. Konsentrasi xilosa, glukosa, xilitol, sel, dan perolehan biomassa pada hidrolisat TKKS setelah 96 jam fer-

  0,004 1,087±

  0,891± 0,002

  0,757± 0,005

  0,009± 0,003

  0,849± 0,001

  0,649± 0,006

  0,779± 0,002

  1,032± 0,003

  0,039± 0,005

  0,100± 0,001

  0,006 Perolehan biomassa terhadap xilosa (g/g) [Y ^X/S ]

  0,001 1,445±

  0,006 1,274±

  0,007 0,156±

  0,006 1,195±

  0,005 0,116±

  1,472 ± 0,017

  0,008 0,067 ±

  1,472 ± 0,017

  1,472 ± 0,017

  1,472 ± 0,017

  Konsentrasi xilosa akhir (g/L) 0,306±

  0,002 0,492 ±

  0,004 0,436 ±

  0,001 Utilisasi xilosa (%) 79,22 66,57 70,39 95,45 100 100 100 100 100

  0,003 1,182±

  Konsentrasi xilitol awal (g/L) Konsentrasi xilitol akhir (g/L)

  0,138 ± 0,002

  Perolehan xilitol terhadap xilosa (g/g) [Y P/X ]

  0,094± 0,001

  Konsentrasi akhir sel (g sel/L) 0,116±

  0,002 0,099±

  mentasi

  0,891± 0,002

  7 Konsentrasi sel awal (sel/mL)

  0,014 4,816 ±

  1,472 ± 0,017

  1,472 ± 0,017

  1,472 ± 0,017

  77,19 78,66 69,97 74,09 74,22 73,63 100 100 100 Konsentrasi xilosa awal (g/L)

  Utilisasi glukosa (%)

  1,270 ± 0,003

  1,242 ± 0,007

  1,247 ± 0,003

  1,446 ± 0,013

  1,028 ± 0,002

  1,098 ± 0,005

  0,014 Konsentrasi glukosa akhir (g/L)

  0,014 4,816 ±

  0,014 4,816 ±

  0,014 4,816 ±

  1,472 ± 0,017

  0,014 4,816 ±

  0,014 4,816 ±

  0,014 4,816 ±

  0,014 4,816 ±

  glukosa awal (g/L) 4,816 ±

  10 ⁸ Konsentrasi

  10 ⁷

  10 ⁶

  10 ⁸

  10 ⁷

  

10

⁶

  10 ⁸

  10 ⁷

  10 ⁶

  1,472 ± 0,017

  1,472 ± 0,017

  3

  1,101± 0,005

  0,007± 0,005

  1,198± 0,002

  1,016± 0,001

  0,067± 0,002

  1,504± 0,004

  0,056± 0,001

  0,102± 0,001

  Perolehan biomassa terhadap xilosa (g/g) [Y ^X/S ]

  0,526± 0,001

  0,139± 0,002

  0,139± 0,002

  1,134± 0,001

  0,127± 0,004

  0,125± 0,004

  0,127± 0,001

  1,472 ± 0,017

  0,008 0,531 ±

  1,472 ± 0,017

  1,472 ± 0,017

  Konsentrasi xilosa akhir (g/L) 0,328 ±

  0,003 0,503 ±

  0,004 0,462 ±

  0,011 0,337 ±

  0,006 2,516 ±

  0,126± 0,001

  0,004 Utilisasi xilosa (%) 77,70 65,85 68,62 77,09 63,92 70,89 100 100 100

  Konsentrasi xilitol awal (g/L) Konsentrasi xilitol akhir (g/L)

  0,047 ± 0,001

  Perolehan xilitol terhadap xilosa (g/g) [Y P/X ]

  0,045 ±

  0,002 Konsentrasi akhir sel (g sel/L)

  0,757± 0,001 xilitol. Penurunan pH (pH 3) juga dapat menye- babkan terjadinya penurunan perolehan xilitol. Hal ini disebabkan oleh terganggunya keseim- bangan redoks dari proses bioreduksi, terjadinya perubahan pH intraseluler yang menyebabkan ter- jadinya penurunan laju reaksi enzimatik formasi xilitol, memengaruhi permeabilitas dari sel ragi dan tidak terjadinya asimilasi mikronutrien karena terjadinya presipitasi mikronutrien.

  Pada perlakuan konsentrasi sel 10

  sel/mL pada pH 3, 5 dan 7 karena terjadinya konsumsi xilitol oleh mikroba akibat rendahnya kadar xilosa dan glukosa pada bagian akhir fermentasi. Xilitol tidak terbentuk pada pH yang lebih tinggi (pH 7) karena akan memengaruhi sistem transpor xilosa dari larutan fermentasi menuju dalam sel dan menyebabkan terjadinya pembatasan formasi xilitol. Xilitol tidak terbentuk pada pH yang lebih rendah (pH 3) karena terganggunya keseimbangan redoks dari proses bioreduksi, terjadinya perubahan pH intra- seluler yang menyebabkan terjadinya penurunan laju reaksi enzimatik formasi xilitol, memengaruhi permeabilitas dari sel ragi dan tidak terjadinya asi- milasi mikronutrien karena terjadinya presipitasi mikronutrien.

  Bioresource Technology , 101(13), 4775 –4800.

  Hemicelluloses for fuel ethanol: A review.

  Gírio, F. M., Fonseca, C., Carvalheiro, F., Duarte, L. C., Marques, S., & Bogel- Łukasik, R. (2010).

  1002/jsfa.2740320802 Foster-Powell, K., Holt, S., & Brand-Miller, J. (2002). International table of glycemic index and glycemic load. American Society for Clinical Nutrition, 76(2), 5 –56. GAPKI. (2016). Refleksi Industri Kelapa Sawit 2015 dan Prospek 2016. Retrieved February 15, 2016, from https://gapki.id/news/397/refleksi-industri- kelapa-sawit-2015-dan-prospek-2016

  and Agriculture , 32(8), 745 –758. https://doi.org/10.

  1007/s002530100704 Chesson, A. (1981). Effects of sodium hydroxide on cereal straws in relation to the enhanced degradation of structural polysaccharides by rumen microorganisms. Journal of the Science of Food

  Biotechnology , 56(3-4), 326 –338. https://doi.org/10.

  (2001). Microbial xylanases and their industrial applications: a review. Applied Microbiology and

  Beg, Q. K., Kapoor, M., Mahajan, L., & Hoondal, G. S.

  International . Washington DC: Association of Official Analytical Chemists.

  AOAC. (1995). Official Methods of Analysis of AOAC

  Daftar Pustaka

  8

  6

  Xilitol tidak terbentuk pada konsentrasi sel lebih rendah dari 10

  sel/mL pada jam ke 24 dan ke 96. Pada jam ke 24 dihasilkan xilitol sebesar 0,047 g/L dan perolehan xilitol terhadap xilosa 0,045 g/g. Pada jam ke 96 sebesar 0,138 g/L dan perolehan xilitol terhadap xilosa 0,094 g/g terhadap xilosa.

  8

  Penelitian ini dilakukan untuk mengevaluasi pengaruh pH medium dan konsentrasi sel awal yang dimasukkan dalam proses fermentasi xilitol. Xilitol hanya terbentuk pada perlakuan pH 5 dengan konsentrasi sel awal 10

  KESIMPULAN

  Menurut Puspita (2010), selain dihasilkan xilitol dan biomassa sel, juga terbentuk produk samping seperti etanol dan asam asetat. Adanya glukosa yang semakin tinggi dapat meningkatkan produksi etanol. Keadaan ini menyebabkan arah pembentukan produk utama (xilitol) menjadi berkurang, karena glukosa-6-fosfat dalam lintasan heksosa monofosfat untuk menghasilkan NADH/ NADPH yang digunakan untuk biokonversi xilosa menjadi xilitol, digunakan untuk pembentukan etanol. Menurut Gírio et al. (2010) pada fermen- tasi oksidatif pembentukan asam asetat terjadi karena perubahan etanol menjadi asetaldehid dan asetaldehid diubah menjadi asam asetat.

  Konsentrasi xilosa akhir sebesar 0 g/L me- nandakan bahwa semua xilosa sudah terkonversi, sehingga xilitol yang dihasilkan sudah maksimal. Pada perlakuan lain, terdapat xilosa yang masih tersisa menandakan belum semua xilosa terkon- versi. Menurut Parajó et al. (1998), setiap khamir pada fermentasi xilitol memiliki kecepatan meta- bolisme yang berbeda-beda untuk mengkonversi xilosa menjadi glukosa. Lambatnya proses kon- versi xilosa menjadi xilitol pada proses fermentasi hidrolisat dapat disebabkan karena tingginya kandungan glukosa dan keberadaan senyawa inhi- bitor seperti asam asetat dan furfural (Rahman, Choudhury, & Ahmad, 2006).

  sel/mL. Tidak terbentuknya xilitol dapat disebabkan terjadinya konsumsi xilitol oleh mikroba karena rendahnya kadar xilosa dan glukosa pada bagian akhir fermentasi. Konsumsi xilitol oleh D. hansenii juga terjadi pada penelitian yang dilakukan oleh Parajó et al. (1998).

  7

  sel/mL tidak terbentuk xilitol. Hal ini se- suai dengan penelitian Tantra dan Rusdi (2003), dimana xilitol juga tidak terbentuk pada konsen- trasi sel 2.10

  7

  sel/mL dan 10

  https://doi.org/10.1016/j.biortech.2010.01.088

• 8 Parajó, J. C., Domínguez, H., & Domínguez, J. M.
• –40. https://doi.org/10.1016/ S0960-8524(98)00037-6

  Glukosa untuk Produksi Xilitol oleh Candida tropicalis . Institut Pertanian Bogor, Bogor.

• – 5292.

  (1998a). Biotechnological production of xylitol.

  Part 1: Interest of xylitol and fundamentals of its biosynthesis. Bioresource Technology, 65(3), 191 – 201. https://doi.org/10.1016/S0960-8524(98)00038

  (1998b). Biotechnological production of xylitol.

  Part 3: Operation in culture media made from lignocellulose hydrolysates. Bioresource

  Technology , 66(1), 25

  Puspita, P. J. (2010). Optimasi Konsentrasi Xilosa dan

  (2006). Production of xylose from oil palm empty fruit bunch fiber using sulfuric acid. Biochemical

  Rahman, S. H. A., Choudhury, J. P., & Ahmad, A. L.

  Engineering Journal , 30(1), 97 –103. https://doi.

  org/10.1016/j.bej.2006.02.009 Sampaio, F. C., Da Silveira, W. B., Chaves-Alves, V. M., Lopes Passos, F. M., & Cavalcante Coelho, J. L. (2003). Screening of filamentous fungi for production of xylitol from d-xylose. Brazilian

• –6. Mardawati, E., Werner, A., Bley, T., Kresnowati, M.,

  Journal of Microbiology , 34 (4), 325 –328.

  https://doi.org/10.1590/S1517-8382200300040000

  7 Sluiter, A., Hames, B., Ruiz, R., Scarlata, C., Sluiter, J., & Templeton, D. (2006). Determination of Sugars, Bioproducts, and Degradation Products in Liquid Fraction Process Samples. Golden: National Renewable Energy Laboratory. Tantra, T. M., & Rusdi, D. (2003). Produksi Xilitol Mikrobial dari Hidrolisat Tandan Kosong Sawit .

  Institut Teknologi Bandung, Bandung. Widiastuti, H., & Panji, T. (2007). Pemanfaatan tandan kosong kelapa sawit sisa jamur merang (Volvariella volvacea)(TKSJ) sebagai pupuk organik pada pembibitan kelapa sawit. Menara Perkebunan,

  Parajó, J. C., Domínguez, H., & Domínguez, J. M.

  Putrawan, I. D. G. A. (2011). Pengolahan Awal Lignoselulosa Menggunakan Amoniak untuk Meningkatkan Perolehan Gula Fermentasi. In

  Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia “Kejuangan” Pengembangan Teknologi Kimia untuk Pengolahan Sumber Daya Alam Indonesia (pp. B13 –1–6). Yogyakarta.

  5539/mas.v9n7p206 Mardawati, E., Purwadi, R., Kresnowati, M. T. A. P.,

  Kayati, F. N., Syamsiah, S., Sediawan, W. B., & Sutijan.

  (2016). Studi kinetika hidrolisis tandan kosong kelapa sawit ( TKKS ) dengan proses fermentasi padat menggunakan jamur Aspergillus niger.

  Reaktor , 16(1), 1 –8.

  Kresnowati, M., Mardawati, E., & Setiadi, T. (2015).

  Production of xylitol from oil palm empty friuts bunch: A case study on bioefinery concept. Modern

  Applied Science , 9(7), 206 –213. https://doi.org/10.

  & Setiadi, T. (2017). Evaluation of the enzymatic hydrolysis process of oil palm empty fruit bunch using crude fungal xylanase. ARPN Journal of

  769 –774. https://doi.org/10.3775/jie.94.769 Octavia, S., Soerawidjaja, T. H., Purwadi, R., &

  Engineering and Applied Sciences , 12(18), 5286

  Mardawati, E., Trirakhmadi, A., Kresnowati, M., & Setiadi, T. (2017). Kinetic study on fermentation of xylose for the xylitol production. JIITA, 1(1), 1

  & Setiadi, T. (2014). The enzymatic hydrolysis of oil palm empty fruit bunches to xylose. Journal of

  the Japan Institute of Energy , 93, 973 –978.

  https://doi.org/10.3775/jie.93.973 Mardawati, E., Wira, D. W., Kresnowati, M., Purwadi,

  R., & Setiadi, T. (2015). Microbial production of xylitol from oil palm empty fruit bunches hydrolysate: The effect of glucose concentration.

  Journal of the Japan Institute of Energy , 94(8),

  75 (2), 70 –79.